基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法技術方案

基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法，涉及WFRFT混合載波系統帶外功率抑制技術。本發明專利技術是為了在混合載波系統中，在保證帶外功率抑制效果和OFDM系統相同時，提高誤碼率性能和降低PAPR特性。本申請提出兩種基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法。方案一在發射端進行編碼操作，在接收端不進行解碼操作；方案二在發射端進行編碼的同時在接收端進行解碼。本發明專利技術在針對應用背景考慮時，方案一適用于低成本、快速響應、窄帶、對BER性能要求較寬松的場合。方案二不存在自干擾，BER性能無損失，但是交互預編碼信息需要額外的開銷。因此，可以針對不同的應用場合和具體需求選擇不同的方案。

【技術實現步驟摘要】
基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法
本專利技術涉及WFRFT混合載波系統帶外功率抑制技術。
技術介紹
未來通信信號體制中，越來越多的考慮在同一框架或者體系下的多目標聯合優化與設計問題，具體的優化目標包括帶外功率輻射、符號速率、誤碼率、峰均功率比和系統兼容性等。在傳統的4G-LTE方案中，物理層波形設計方案為OFDM體制，它具有數據傳輸速率高、抗多徑等優點。但是OFDM系統也存在帶外功率衰減緩慢的缺點，這種較高的帶外功率輻射會對相鄰的子載波或子頻段產生較大的干擾。為了減少頻帶或者子帶間的干擾，就要在頻帶間插入一定數量的空閑子載波作為保護間隔，這樣就會造成頻譜的浪費。然而在頻譜資源日趨緊張的今天，這種浪費是不可取的，所以有效的抑制OFDM系統的帶外功率輻射就成為一個值得研究的課題。傳統的抑制帶外功率的方法包括插入空閑子載波和時域加窗等。插入空閑子載波如上文所述會產生頻譜資源的浪費，一般作為一種輔助方法與其他方法結合使用；時域加窗方案同樣也是一種較為簡潔的方法，可以在一定程度上抑制帶外功率，但是抑制效果很大程度上取決于窗函數的選擇，抑制效果較好、帶外功率較低的窗函數的物理實現會有一定困難。因此，研究者們提出了一系列的基于優化的數據預編碼方法來抑制多載波系統的帶外功率。文獻[1](Brandes,S.、Cosovic,I.和Schnell等在2006年公開的《Reductionofout-of-bandradiationinOFDMsystemsbyinsertionofcancellationcarriers》)提出了一種在OFDM系統中，通過在頻帶的兩側插入所謂的取消子載波(cancellationcarriers)來抑制系統的帶外功率的方法，在取消子載波上調制加權因子，通過優化算法使取消子載波的旁瓣抵消傳輸信號的旁瓣。這種方法有助于顯著抑制系統的帶外功率，但同時會引起系統誤碼率性能的下降。文獻[2](CosovicI、BrandesS和SchnellM.于2006公開的《amethodforsidelobesuppressioninOFDMsystems》)提出一種基于帶內子載波加權的OFDM系統的帶外功率抑制方法，通過對帶內數據子載波的加權，使所有帶內子載波在帶外的sinc函數“拖尾”相互抵消從而降低OFDM系統的帶外功率。這種方法的加權因子需要通過帶有約束的優化方法獲得，雖然可以有效的抑制系統的帶外功率，但是在復雜度較高的同時，系統的誤碼率性能也會受到影響。文獻[3](VandBJ.在2010年公開的《ANovelProjectionPrecoder》)在文獻[2]的基礎上提出了一種多載波頻譜雕刻(MulticarrierSpectrumSculpting)的方法，通過在發射端增加預編碼矩陣來降低系統的帶外功率，優勢是預編碼矩陣G生成簡單，復雜度低。但是由于G是奇異矩陣，在接收端沒有進行求逆操作，從而會引入干擾，因此這種方法會影響系統的誤碼率性能。文獻[4](v.d.Beek,J.在2010年公開的《OrthogonalMultiplexinginaSubspaceofFrequencyWell-LocalizedSignals》)在文獻[3]的基礎上又進行了改進，在不影響系統帶外功率性能的同時，在發射端和接收端分別進行編碼和解碼，這樣增加編碼和解碼并不會影響系統本身的誤碼率性能。其缺點是復雜度較高，并且由于傳輸預編碼矩陣信息和預編碼矩陣的維數會犧牲一定的頻譜效率，峰均功率比也會比文獻[3]的方法高。
技術實現思路
本專利技術是為了在混合載波系統中，在保證帶外功率抑制效果和OFDM系統相同時，提高誤碼率性能和降低PAPR特性，從而提供一種基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法。方案一、它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的加權分數傅里葉變換，獲得變換后數據dα；步驟二、根據選擇的頻點集合χ計算矩陣A，再根據矩陣A計算預編碼矩陣Gχ；矩陣A是一個M行K列的矩陣；M為選擇的頻點的數量；K為帶內傳輸的子載波數量；步驟三、采用步驟二獲得的預編碼矩陣Gχ對步驟一獲得的變換后數據dα進行預編碼，獲得預編碼后的數據；步驟四、將步驟三獲得的預編碼后的數據進行IFFT變換，將數據變換到時域，并發送至信道；步驟五、在接收端，對步驟四中的數據進行FFT變換，將數據變換回頻域；步驟六、對于頻率選擇性衰落信道，則在頻域對步驟五中的數據進行頻域均衡；步驟七、對步驟六中進行頻域均衡后的數據進行-α階的分數傅里葉變換解調，并輸出。方案二、它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的分數傅里葉變換，獲得變換后數據dα；步驟二、根據選擇的頻點集合χ計算矩陣A，對矩陣A進行奇異值分解，獲得預編碼矩陣Go，并傳輸頻點集合信息χ；步驟三、用步驟二獲得的預編碼矩陣Go對步驟一中的變換后數據dα進行預編碼；步驟四、將步驟三獲得的預編碼后的數據進行IFFT變換，將數據變換到時域并發送至信道；步驟五、在接收端，對步驟四中的數據進行FFT變換，將數據變換回頻域；步驟六、對于頻率選擇性衰落信道，則在頻域對步驟五中的數據進行頻域均衡；步驟七、根據接收的頻點集合信息χ計算解碼矩陣并根據解碼矩陣對步驟六中的頻域均衡后的數據進行解碼；步驟八、對步驟七中解碼后的數據進行-α階的分數傅里葉變換解調，并輸出。本專利技術提出兩種基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法。方案一在發射端進行編碼操作，在接收端不進行解碼操作；方案二在發射端進行編碼的同時在接收端進行解碼。這兩種技術本身存在互補性：方案一復雜度低，但是存在編碼錯誤；誤碼率性能較好的方案二復雜度和峰均功率比較高，并且會造成一定的頻譜效率的損失。在混合載波系統中應用這兩種技術，在保證帶外功率抑制效果和OFDM系統相同時，本專利技術具有更好的誤碼率性能和更低的PAPR特性。附圖說明圖1是基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法的原理示意圖；圖2是α＝0.5時，系統的帶外功率仿真示意圖；圖3是AWGN信道模型下系統的BER仿真示意圖；圖4是衰落信道模型下系統的BER仿真示意圖；圖5是不同階數條件下系統的PAPR仿真示意圖；具體實施方式具體實施方式一、基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法，它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的加權分數傅里葉變換，獲得變換后數據dα；步驟二、根據選擇的頻點集合χ計算矩陣A，再根據矩陣A計算預編碼矩陣Gχ；矩陣A是一個M行K列的矩陣；M為選擇的頻點的數量；K為帶內傳輸的子載波數量；步驟三、采用步驟二獲得的預編碼矩陣Gχ對步驟一獲得的變換后數據dα進行預編碼，獲得預編碼后的數據；步驟四、將步驟三獲得的預編碼后的數據進行IFFT變換，將數據變換到時域，并發送至信道；步驟五、在接收端，對步驟四中的數據進行FFT變換，將數據變換回頻域；步驟六、對于頻率選擇性衰落信道，則在頻域對步驟五中的數據進行頻域均衡；步驟七、對步驟六中進行頻域均衡后的數據進行-α階的分數傅里葉變換解調，并輸出。具體實施方式二、基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的加權分數傅里葉變換，獲得變換后數據d

【技術特征摘要】
1.基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的加權分數傅里葉變換，獲得變換后數據dα；步驟二、根據選擇的頻點集合χ計算矩陣A，再根據矩陣A計算預編碼矩陣Gχ；矩陣A是一個M行K列的矩陣；M為選擇的頻點的數量；K為帶內傳輸的子載波數量；步驟三、采用步驟二獲得的預編碼矩陣Gχ對步驟一獲得的變換后數據dα進行預編碼，獲得預編碼后的數據；步驟四、將步驟三獲得的預編碼后的數據進行IFFT變換，將數據變換到時域，并發送至信道；步驟五、在接收端，對步驟四中的數據進行FFT變換，將數據變換回頻域；步驟六、對于頻率選擇性衰落信道，則在頻域對步驟五中的數據進行頻域均衡；步驟七、對步驟六中進行頻域均衡后的數據進行-α階的分數傅里葉變換解調，并輸出。2.基于頻域預編碼的WFRFT混合載波系統帶外功率抑制方法，其特征是：它包括如下步驟：步驟一、在發射端，對每一個頻帶上的數據d進行α階的分數傅里葉變換，獲得變換后數據dα；步驟二、根據選擇的頻點集合χ計算矩陣A，對矩陣A進行奇異值分解，獲得預編碼矩陣Go，并傳輸頻點集合χ信息；步驟三、用步驟二獲得的預...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅林，王震鐸，王曉魯，沙學軍，張乃通，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23